DE102013216199A1 - Method and device for knock detection of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klopferkennung einer Brennkraftmaschine, bei welchem ein Druckspitzenwert (Peak) einer aktuellen Verbrennung, basierend auf einem in der Brennkraftmaschine (1) gemessenen oder berechneten Drucksignal mit einer Klopferkennungsschwelle (kek_P) verglichen wird und bei Überschreitung der Klopferkennungsschwelle (kek_P) durch den Druckspitzenwert (Peak) der aktuellen Verbrennung ein Klopfen der Brennkraftmaschine (1) erkannt wird, wobei die Klopferkennungsschwelle (kek_P) von einem Verhalten der Brennkraftmaschine, welches durch den Verbrennungsdruck und/oder einem Betriebspunkt charakterisiert wird, abhängt. Bei einem Verfahren, bei welchem eine zuverlässige Adaption der Klopferkennungsschwelle sowohl im stationären als auch im dynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist, wird ein Mittelwert (Peak_Mean) aus Druckspitzenwerten (Peak), bei denen kein Klopfen erkannt wurde, gebildet, und der so gebildete Mittelwert (Peak_Mean) zu einer ersten Erkennungsschwelle (P_can) addiert, wodurch die Klopferkennungsschwelle (kek_P) gebildet wird.The invention relates to a method for knock detection of an internal combustion engine, in which a pressure peak value (peak) of a current combustion, based on a pressure signal measured or calculated in the internal combustion engine (1) is compared with a knock detection threshold (kek_P) and if the knock detection threshold (kek_P) is exceeded. knocking of the internal combustion engine (1) is detected by the pressure peak value (peak) of the current combustion, wherein the knock detection threshold (kek_P) depends on a behavior of the internal combustion engine, which is characterized by the combustion pressure and / or an operating point. In a method in which a reliable adaptation of the knock detection threshold is possible both in the stationary and in the dynamic operation of the internal combustion engine, an average value (Peak_Mean) of peak pressure values (peak), in which no knocking was recognized, is formed, and the mean value thus formed (Peak_Mean) is added to a first detection threshold (P_can), whereby the knock detection threshold (kek_P) is formed.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klopferkennung einer Brennkraftmaschine, bei welchem ein Druckspitzenwert einer aktuellen Verbrennung, basierend auf einem in der Brennkraftmaschine gemessenen oder berechneten Drucksignal mit einer Klopferkennungsschwelle verglichen wird und bei Überschreitung der Klopferkennungsschwelle durch den Druckspitzenwert der aktuellen Verbrennung ein Klopfen der Brennkraftmaschine erkannt wird, wobei die Klopferkennungsschwelle von einem Verhalten der Brennkraftmaschine, welches durch den Verbrennungsdruck und/oder einem Betriebspunkt charakterisiert wird, abhängt sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for knock detection of an internal combustion engine in which a pressure peak value of a current combustion based on a pressure signal measured or calculated in the internal combustion engine is compared with a knock detection threshold and if the knock detection threshold is exceeded by the pressure peak value of the current combustion knocking of the internal combustion engine is detected wherein the knock detection threshold depends on a behavior of the internal combustion engine, which is characterized by the combustion pressure and / or an operating point, as well as an apparatus for carrying out the method.
Aus:
Die nach diesem Verfahren berechnete Klopferkennungsschwelle weist im stationären Betrieb eine starke Dynamik auf, was zu Fehlentscheidungen führen kann. Im Gegensatz dazu ist die Nachführung der Klopferkennungsschwelle im dynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine sehr träge, was eine niedrige Klopferkennungsschwelle bedingt und somit zu einem häufigen Fehlauslösen der Klopferkennung führt. The knock detection threshold calculated using this method exhibits strong dynamics in stationary operation, which can lead to incorrect decisions. In contrast, the tracking of the knock detection threshold in the dynamic operation of the internal combustion engine is very sluggish, which causes a low knock detection threshold and thus leads to a frequent false triggering of the knock detection.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Klopferkennung einer Brennkraftmaschine anzugeben, welche eine zuverlässige Klopferkennung sowohl im stationären als auch im dynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht. The invention is therefore based on the object to provide a method for knock detection of an internal combustion engine, which allows reliable knock detection both in stationary and dynamic operation of the internal combustion engine.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Mittelwert aus Druckspitzenwerten, bei denen kein Klopfen erkannt wurde, gebildet wird, und der so gebildete Mittelwert zu einer ersten Erkennungsschwelle addiert wird, wodurch die Klopferkennungsschwelle gebildet wird. Durch die Einrichtung der ersten Erkennungsschwelle wird eine sensitivere und robustere Klopferkennung sowohl im stationären als auch im dynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet. Die Verbesserung der Klopferkennung, insbesondere beim stationären Betrieb der Brennkraftmaschine, wird durch die Kombination des Mittelwertes des Spitzendruckes mit der ersten Erkennungsschwelle realisiert, wodurch die Dynamik der Klopferkennungsschwelle reduziert wird. Die sich daraus ergebende tatsächliche Klopferkennungsschwelle wird in Abhängigkeit des Spitzendruckes laufend angepasst. Auf eine spezielle Applikation des Algorithmus zur Einstellung der Klopferkennungsschwelle für spezielle Typen der Brennkraftmaschinen kann verzichtet werden. Dadurch ist das vorgeschlagene Verfahren neben einem Einsatz im Steuergerät, insbesondere für Prüfstandsautomatisierungen oder für Grundbedatungen von Steuergeräten von Bedeutung. According to the invention, the object is achieved in that an average of pressure peak values in which no knocking was recognized is formed, and the mean value thus formed is added to a first detection threshold, whereby the knock detection threshold is formed. The establishment of the first detection threshold ensures a more sensitive and robust knock detection both in stationary and in dynamic operation of the internal combustion engine. The improvement of the knock detection, in particular during stationary operation of the internal combustion engine, is realized by the combination of the mean value of the peak pressure with the first detection threshold, whereby the dynamics of the knock detection threshold is reduced. The resulting actual knock detection threshold is continuously adjusted depending on the peak pressure. On a specific application of the algorithm for setting the knock detection threshold for special types of internal combustion engines can be omitted. As a result, the proposed method, in addition to use in the control unit, in particular for test bench automation or for Grundbedatungen of control units is important.
Vorteilhafterweise wird der Mittelwert durch eine gleitende Mittelwertbildung bestimmt, indem ein aktueller Druckspitzenwert gewichtet wird, ein vorhergehender Mittelwert gewichtet wird, und die beiden Werte addiert werden. Dadurch wird sowohl im stationären wie auch im dynamischen Zustand der Brennkraftmaschine eine zuverlässige Klopferkennung gewährleistet.Advantageously, the mean value is determined by moving averaging by weighting a current peak pressure value, weighting a previous average, and adding the two values together. As a result, a reliable knock detection is ensured both in the stationary and in the dynamic state of the internal combustion engine.
Insbesondere wird ein Maximalwert der Klopferkennungsschwelle von einer zweiten Erkennungsschwelle begrenzt, wobei die erste Erkennungsschwelle unterhalb der zweiten Erkennungsschwelle angeordnet ist. Durch die zweite Erkennungsschwelle wird die Klopferkennungsschwelle auf ein physikalisches Maximum begrenzt.In particular, a maximum value of the knock detection threshold is limited by a second detection threshold, wherein the first detection threshold is arranged below the second detection threshold. The second detection threshold limits the knock detection threshold to a physical maximum.
In einer Ausgestaltung wird der Druckspitzenwert durch Filterung des aktuellen Zylinderdrucks bestimmt. Dadurch werden Verfälschungen des Druckspitzenwertes unterbunden.In one embodiment, the pressure peak value is determined by filtering the current cylinder pressure. As a result, distortions of the pressure peak value are prevented.
In einer Variante wird der Mittelwert der Druckspitzenwerte mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert, welcher von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder einem Ergebnis der Klopferkennung abhängt. Aufgrund der Verwendung des Gewichtungsfaktors kann mit einem Endlosspeicher gearbeitet werden, bei welchem kontinuierlich die in vorhergehenden Messzyklen erhaltenen Werte der Druckspitzenwerte mit dem aktuellen Druckspitzenwert abgeglichen werden. Die Abhängigkeit des Gewichtungsfaktors von der Drehzahl der Brennkraftmaschine erlaubt eine Berücksichtigung der bauteilspezifischen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine bei der Körperschallerkennung. Unter einem Ergebnis der Klopferkennung wird dabei verstanden, ob in einem vorhergehenden Messzyklus ein Klopfereignis detektiert wurde oder nicht.In one variant, the mean value of the pressure peak values is multiplied by a weighting factor, which depends on a rotational speed of the internal combustion engine and / or a result of the knock detection. Due to the use of the weighting factor, it is possible to work with an endless memory in which the values of the pressure peak values obtained in previous measuring cycles are continuously compared with the current pressure peak value. The dependence of the weighting factor of the rotational speed of the internal combustion engine allows a consideration of the component-specific configuration of the internal combustion engine in the structure-borne noise detection. A knock detection result is understood to mean whether a knock event was detected in a preceding measurement cycle or not.
In einer weiteren Ausführungsform hängen die erste Erkennungsschwelle und/oder die zweite Erkennungsschwelle von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ab. Somit kann das Verfahren für die unterschiedlich konstruktiv gestalteten Brennkraftmaschinen mit unterschiedlicher Leistung ohne zusätzliche Applikationen verwendet werden. In a further embodiment, the first detection threshold and / or the second detection threshold depend on the speed of rotation Internal combustion engine. Thus, the method for the different design engine designed with different performance can be used without additional applications.
Vorteilhafterweise entspricht die erste Erkennungsschwelle einem prozentualen Anteil der zweiten Erkennungsschwelle. Dadurch wird sichergestellt, dass sowohl die erste Erkennungsschwelle als auch die zweite Erkennungsschwelle auf die zu betrachtende Brennkraftmaschine abgestimmt sind. Advantageously, the first detection threshold corresponds to a percentage of the second detection threshold. This ensures that both the first detection threshold and the second detection threshold are matched to the engine to be considered.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klopferkennung einer Brennkraftmaschine, bei welcher ein aktueller, in der Brennkraftmaschine gemessener Druckspitzenwert mit einer Klopferkennungsschwelle verglichen wird und bei Überschreitung der Klopferkennungsschwelle durch den Druckspitzenwert der aktuellen Verbrennung ein Klopfen der Brennkraftmaschine erkannt wird. Bei einer Vorrichtung, welche eine zuverlässige Klopferkennung sowohl im stationären als auch im dynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet, sind Mittel vorhanden, welche einen Mittelwert aus Druckspitzenwerten, bei denen kein Klopfen erkannt wurde, bilden und den so gebildete Mittelwert zu einer ersten Erkennungsschwelle addieren, wodurch die Klopferkennungsschwelle gebildet wird. A development of the invention relates to a device for knock detection of an internal combustion engine, in which a current, measured in the engine pressure peak value is compared with a knock detection threshold and knocking the engine is detected when exceeding the knock detection threshold by the pressure peak value of the current combustion. In a device which ensures reliable knock detection in both the stationary and the dynamic operation of the internal combustion engine, means are provided which form an average of pressure peak values at which no knocking was detected and add the average value thus formed to a first detection threshold, thereby the knock detection threshold is formed.
Vorteilhafterweise umfassen die Mittel eine Klopferkennungseinheit, welche von einem, im Brennraum der Brennkraftmaschine verbauten Drucksensor ein aktuelles Drucksignal empfängt, daraus einen gefilterten Spitzendruck bestimmt, diesen mittelt und den Mittelwert auf die erste Erkennungsschwelle aufaddiert. Somit lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren einfach durch eine Softwareapplikation in einem Steuergerät einsetzen. Advantageously, the means comprise a knock detection unit which receives a current pressure signal from a pressure sensor installed in the combustion chamber of the internal combustion engine, determines therefrom a filtered peak pressure, averages it, and adds the mean value to the first detection threshold. Thus, the inventive method can be easily used by a software application in a control unit.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.
Es zeigt:It shows:
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Identical features are identified by the same reference numerals.
In einer Brennkraftmaschine
Zur Einstellung einer adaptiven Klopferkennungsschwelle kek_P arbeitet der Mikroprozessor
Das Programm zur Einstellung der Klopferkennungsschwelle kek_P soll im Nachfolgenden näher erläutert werden. Wie in
Wurde im Schritt
In einem Beispiel wird der Mittelwert Peak_Mean_new bei erkanntem Klopfen wie folgt berechnet:
Wurde kein Klopfen erkannt, bestimmt sich der Mittelwert Peak_Mean_new aus:
Im darauffolgenden Abschnitt wird die Klopferkennungsschwelle kek_P ermittelt. Dabei wird, wie in
Im sich daran anschließenden Schritt
In den
Die Einstellung der nachgeführten Klopferkennungsschwelle kek_P im dynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine
Infolge der Anhebung des Mittelwertes Peak_Mean_new des gefilterten Druckspitzenwertes Peak um die untere Erkennungsschwelle P_can wird sowohl im stationären Betrieb als auch im dynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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